リニアモーターカー

I

プロローグ

リニアモーターを駆動して走行する電車のこと。鉄車輪式といい、通常の電車のようにレールの上を車輪で走行するものと、磁気浮上式とよばれ、磁界を利用して、ガイドウェーとよばれる軌道上を、うかんだ状態で推進させるものとがあるが、ふつうは後者をさすことが多い。

これまで日本で実用化されているものは鉄車輪式のものがほとんどで、比較的低速(時速100km以下)の都市交通で利用され、東京都の都営地下鉄(大江戸線)をはじめ、大阪市営地下鉄(長堀鶴見緑地線)、神戸市営地下鉄(海岸線)、福岡市営地下鉄(七隅線)などがある。一方、磁気浮上式リニアモーターカーとしては、2005年(平成17)3月に愛知高速交通東部丘陵線(愛称、リニモ)が、初の営業路線として開通した。

II

磁気浮上式リニアモーターカーの方式

磁気浮上式リニアモーターカーには、2つの方式がある。そのひとつは電磁サスペンション(EMS)で、車両の下の構造体の端にとりつけた1対の電磁石が、ガイドウェーの下を両側からかこんでいる。磁石が、ガイドウェーにある多層構造の鉄のレールのほうに吸引され、車両が浮上する。この方式は、別名「吸引方式」ともいう。

通常の電磁石を利用するため、後述する液体ヘリウムによる冷却が必要な超伝導磁石を使用する日本の鉄道総合技術研究所が開発中のマグレブ(MAGLEV)にくらべ、導入コストや運用コストをやすくおさえることができる。しかし、このシステムは不安定で、電磁石とガイドウェーの距離が約10mmになるように監視し、車両がガイドウェーにあたらないようにコンピューターで調整しなければならない。

この方式は現在、ドイツで開発中のトランスラピッド(Transrapid)で採用されているが、ドイツ本国での実用化よりも先に、中国シャンハイ(上海)で空港アクセス鉄道として採用され、2003年12月から運行を開始している。上海トランスラピッドは、上海市地下鉄のロンヤンルー(竜陽路)駅とプートン(浦東)国際空港駅との間、約30kmを8分ほどでむすんでいる。設計最高速度は時速500kmをこえるが、営業最高速度として時速430kmで運行されている。愛知万博のアクセス鉄道として建設された日本のリニモも、この方式である。最高時速は100kmで、名古屋市東区の藤が丘駅と豊田市の万博八草駅(やくさえき)との間、8.9kmを15分ほどでむすんでいる。

もうひとつは電動サスペンション(EDS)で、車両の超伝導磁石と、ガイドウェーの導電性ストリップまたはコイルとの反発力によって車両を浮上させる方式である。その原理から「反発式」ともよばれる。この方式は安定しており、監視や調整の必要がなく、ガイドウェーと車両との間は、一般に100～150mmと比較的広くてもよい。しかし、EDSリニアモーターシステムは、ふつうの電磁石よりも高価な超伝導磁石を利用し、超伝導磁石を低温にしておくために液体ヘリウムなどを利用した冷却システムが必要である(→ 超伝導)。

鉄道総合技術研究所が開発中のマグレブはこの方式である。EMSとEDSのシステムは両方とも、軌道上に浮上したリニアモーターカーを、ガイドウェーにそって移動する磁気の波を利用して推進させる。

III

磁気浮上式リニアモーターカーの利点

磁気浮上式リニアモーターカーには、鉄のレールの上を鋼鉄の車輪ではしる従来の列車よりもすぐれた点がいくつかある。ガイドウェーと接触しないので、高速走行時のはげしい振動やレールの歪(ゆが)みをなくすための軌道との正確な位置合わせなどがなくなり、車輪を利用する列車の大きな制限を克服する。リニアモーターカーは、時速500km以上の速度を出すことができ、速度は風圧抵抗による損失をうけるだけである。ガイドウェーと接触しないため、加速と減速がはやく、登坂能力が高く、豪雨、雪、凍結時の操作性がすぐれ、騒音が小さいという利点もある。

また、エネルギー効率も高く、距離が数百キロメートルならば、乗客1人当たりのエネルギーはふつうの航空機の約半分ですむ。さらに電気による輸送システムは、石油を節約し、航空機、ディーゼル機関車、自動車などよりも空気の汚染を少なくする。

日本では鉄道総合技術研究所が山梨県に長さ43kmのリニアモーターカーの試験軌道を建設し、1997年(平成9)4月から実験走行をはじめた。2000年3月からは、実用化をめざした走行試験をおこなっているが、03年12月には有人の鉄道としては世界最高の時速581kmを記録している。